高坝、地下结构及大型洞室群地震灾变集成研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

高坝、地下结构及大型洞室群地震灾变集成研究

项目名称：高坝、地下结构及大型洞室群地震灾变集成研究
项目类别：重大研究计划
批准号：91215301
申请代码：E08
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2013-01-01-2015-12-31

项目负责人：杜修力
负责人职称：教授
依托单位：北京工业大学
批准年度：2012

中文摘要：

针对高坝、地下结构与大型洞室群等重大工程，在重大研究计划“重大工程的动力灾变”前期重点和培育资助项目研究成果的基础上，开展集成研究。（1）重点突破与重大工程地震灾变全过程模拟相关的科学和技术问题，建立满足工程精度的近场强震非均匀地震动场方法，以及强耦合、强非线性、能量开放系统的地震灾变的高效数值分析模型与方法，提升我国重大工程防灾减灾基础研究的原始创新能力；（2）研发并集成拥有自主知识产权的软件系统，形成高坝、地下结构与大型洞室群地震灾变的全过程模拟软件平台，实现重大工程动力灾变分析的重点跨越；（3）验证分析模型与软件系统，再现典型地震的地震动场及工程震害，预测新建高坝、地下结构与大型洞室群等重大工程在强震作用下可能的破坏模式，揭示其地震灾变机理，为保障我国重大工程的安全建设和运营提供科学支撑。

中文主题词：地震灾变；地震动场；高坝；地下结构；洞室群

英文摘要：

earthquake damage evolution；ground motion simulations；high dam；underground structure；large cavern group

英文主题词： earthquake damage evolution；ground motion simulations；high dam；underground structure；large cavern group

结论摘要：

经过三年的研究，已圆满完成了研究计划书规定的任务，实现了预期目标。一、在大震宽频带近场强震动场模拟综合方法方面，(1)提出了利用理论方法和经验方法相结合的思路，实现了宽频带地震动场的模拟，完善和发展了近断层强地震动模拟地震学随机方法和确定性方法，提出了地震动随机模拟高程相关Kappa模型和考虑近地表岩土介质对地震动高频成分衰减的影响的新途径；(2)获得了对强地震动工程特性的新认识，提出了最不利设计地震动的概念和确定方法，给出了适用于不同场地、不同结构周期的输入地震动加速度记录，为研究工程结构在极端地震环境下的失效机制、发现其薄弱环节提供地震动输入。二、在高坝、大型地下结构与洞室群地震灾变方面，发展和完善了时域整体非线性地震灾变过程分析方法，实现了高坝、大型地下结构和洞室群的地震灾变过程模拟；(1)时域整体非线性分析方法集成创新了岩土类材料和界面接触非线性应变软化本构模型、无限域岩土介质辐射阻尼的动力人工边界条件、和高效求解大规模非线性动力学方程系统的显式时间积分算法；(2)发展和完善了高混凝土坝-库水-地基系统的非线性动力损伤开裂分析模型，开展了大岗山拱坝、白鹤滩拱坝的抗震分析与抗震安全性评价研究，预测了300m级高混凝土坝在强震作用下可能发生的损伤破坏模式；(3)发展和集成了高土石坝地震灾变模拟方法，揭示了面板堆石坝地震破坏机理，提出了以坝坡稳定安全系数和滑动体范围、地震残余变形、面板周边缝三向变位为控制指标的高土石坝地震安全评价标准和极限抗震能力分析方法；(4)揭示了浅埋地下结构受地层水平相对变形、上覆土层自重与竖向地震效应共同作用的地震破坏机理，给出了相应的失效破坏过程和模式，提出了地下结构抗震性能最不利埋深概念；提出了一种考虑上覆土层自重和竖向地震效应影响的地下结构抗震简化分析方法，研究成果已应用于北京、长春、沈阳、和乌鲁木齐等地20余座地铁车站的地震安全评价；(5)发展了关键块体、不连续变形动力时程分析方法，初步揭示了大型地下洞室群地震动力响应机制，提出了应力应变型、结构型、功能型三种地震动力灾变模式及其相应的辨识评价方法。研究成果发表学术论文239篇，其中SCI论文81篇，获软件著作权9项，出版学术专著4部，获国家科技进步一等奖1项、二等奖1项；入选国家自然科学基金创新研究群体1个，1人受聘长江学者，3人入选国家优青计划等。

成果综合统计